RabbitMQ基本概念介绍

什么是RabbitMQ

在了解什么是RabbitMQ之前有必要先说说amqp

AMQP

AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。消息中间件主要用于组件之间的解耦，消息的发送者无需知道消息使用者的存在，反之亦然。 它可以使对应的客户端（client）与对应的消息中间件（broker）进行交互。消息中间件从发布者（publisher）那里收到消息（发布消息的应用，也称为producer），然后将他们转发给消费者（consumers，处理消息的应用）。由于AMQP是一个网络协议，所以发布者、消费者以及消息中间件可以部署到不同的物理机器上面。在 2006 年的 6 月，Cisco 、Redhat、iMatix 等联合制定了 AMQP 的公开标准，

RabbitMQ

RabbitMQ是一个开源的AMQP实现，服务器端用Erlang语言编写，支持多种客户端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX。用于在分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。AMQP的实现还有ActiveMQ、Kafka、RocketMQ等。RabbitMQ是由RabbitMQ Technologies Ltd开发并且提供商业支持的。该公司在2010年4月被SpringSource（VMWare的一个部门）收购。在2013年5月被并入Pivotal。

AMQP的应用场景

我们假设你需要实现一个用户注册功能，注册成功之后需要向用户发送邮件、发送短信、存日志记录。你很可能会采用如下方式

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但是渐渐的你发现，注册功能好像太慢了，毕竟一个注册要调用发短信系统，发邮件系统，存日志系统，这些都是很耗时的，你在想，我能不能异步去做这些事情呢？于是你采用了如下的方案

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现在注册功能快多了，你觉得很开心，但是随着公司的用户数提升，你开始渐渐的发现问题了。一个注册功能就要启动三个线程，而我们知道一台服务器的线程数是有上限的，线程上限之后，后续的用户注册只能等待。你们领导让你优化这个问题，你找啊找，于是AMQP出现了，你采用了如下方式

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你把一个用户注册的消息放到MQ队列中，其他消费者从这个队列里面去取出来然后实现自己的逻辑，完美。

AMQP解决的问题

• 信息的发送者和接收者如何维持这个连接，如果一方的连接中断，这期间的数据如何方式丢失？
• 如何降低发送者和接收者的耦合度？
• 如何让Priority高的接收者先接到数据？
• 如何做到Load balance？有效均衡接收者的负载？
• 如何有效的将数据发送到相关的接收者？也就是说将接收者subscribe 不同的数据，如何做有效的filter。
• 如何做到可扩展，甚至将这个通信模块发到cluster上？
• 如何保证接收者接收到了完整，正确的数据？

AMQP的实现之RabbitMQ

应用场景架构

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• Client A , B：也叫Producer，数据（Message）的发送方。一个Message有两个部分：Payload（有效载荷）和Label（标签）。Payload顾名思义就是传输的数据，Label是Exchange的名字或者说是一个tag，它描述了payload，而且RabbitMQ也是通过这个label来决定把这个Message发给哪个Consumer。AMQP仅仅描述了label，而RabbitMQ决定了如何使用这个label的规则。
• RabbitMQ Server：也叫broker server，他的角色就是维护一条从Producer到Consumer的路线，保证数据能够按照指定的方式进行传输。
• Client 1，2，3：也叫Consumer，数据的接收方。把queue比作是一个有名字的邮箱。当有Message到达某个邮箱后，RabbitMQ把它发送给它的某个订阅者即Consumer。当然可能会把同一个Message发送给很多的Consumer。在这个Message中，只有payload，label已经被删掉了。对于Consumer来说，它是不知道谁发送的这个信息的。AMQP协议本身就不支持。如果需要Producer的信息可以考虑把Producer的信息包含在其说发送的Message中

RabbitMQ Server

为了保证数据从Producer到Consumer的正确传递，AMQP中对于Server层定义了几个概念

• exchanges：消息交换机，它指定消息按什么规则，路由到哪个队列
• queues：消息队列，每个消息都会被投入到一个或多个队列
• bindings：它的作用就是把exchange和queue按照路由规则绑定起来
• Routing Key：路由关键字，exchange根据这个关键字进行消息投递

还有几个概念是上述图中没有标明的

• Connection：就是一个TCP的连接。Producer和Consumer都是通过TCP连接到RabbitMQ Server的。以后我们可以看到，程序的起始处就是建立这个TCP连接。
• Channel：虚拟连接。它建立在上述的TCP连接中。数据流动都是在Channel中进行的。也就是说，一般情况是程序起始建立TCP连接，第二步就是建立这个Channel。
• Vhost：虚拟主机，一个broker里可以开设多个vhost，用作不同用户的权限分离。每个virtual host本质上都是一个RabbitMQ Server，拥有它自己的queue，exchagne，和bings rule等等。这保证了你可以在多个不同的application中使用RabbitMQ。消息队列执行过程
• 客户端连接到消息队列服务器，打开一个Channel。
• 客户端声明一个Exchange，并设置相关属性。
• 客户端声明一个Queue，并设置相关属性。
• 客户端使用Routing key，在Exchange和Queue之间建立好绑定关系。
• 客户端投递消息到Exchange。
• Exchanges接收到消息后，就根据消息的key和已经设置的Binding，进行消息路由，将消息投递到一个或多个队列里。

而对于Exchanges来说，他的路由规则有以下三种

• Direct exchange：完全根据key进行投递的叫做Direct交换机。如果Routing key匹配, 那么Message就会被传递到相应的queue中。其实在queue创建时，它会自动的以queue的名字作为routing key来绑定那个exchange。例如，绑定时设置了Routing key为”abc”，那么客户端提交的消息，只有设置了key为”abc”的才会投递到队列。
• Fanout exchange：不需要key的叫做Fanout交换机。它采取广播模式，一个消息进来时，投递到与该交换机绑定的所有队列。
• Topic exchange：对key进行模式匹配后进行投递的叫做Topic交换机。比如符号”#”匹配一个或多个词，符号””匹配正好一个词。例如”abc.#”匹配”abc.def.ghi”，”abc.”只匹配”abc.def”。

放在最后

到此为止，RabbitMQ的基本概念讲完了，但是这边还有一些问题，比如如果突发宕机，RabbitMQ如何能够保证消息不丢失呢？我们知道，任何一个组件都是有理论性能上限的，如果数据量大到RabbitMQ也处理不过来那该怎么办呢？在下一章中我们一起来分析这些问题。